هنگام استفاده از برق، تغییر ولتاژ از یک سطح به سطح دیگر ضروری است. ترانسفورماتورهای نوع خشک (معروف به هوا خنک) این عملکرد را به قدری ایمن و کارآمد انجام می دهند که به طور گسترده برای نصب در داخل ساختمان در ساختمان های عمومی و مسکونی که سایر انواع این دستگاه ها بسیار خطرناک در نظر گرفته می شوند، استفاده می شود.
انواع ترانسفورماتور: مایع و خشک
اساساً دو نوع مختلف از این دستگاه وجود دارد: عایق مایع و خنک کننده (نوع مایع) و مخلوط هوا یا گاز خنک شده (نوع خشک).
برای ترانسفورماتورهای نوع اول، محیط خنک کننده می تواند روغن معدنی معمولی باشد. مواد دیگری نیز استفاده می شود، مانند هیدروکربن های مقاوم در برابر شعله و سیالات سیلیکونی. چنین ترانسفورماتورهایی دارای هسته و سیم‌پیچ‌هایی هستند که در مخزن محیط مایع غوطه‌ور شده‌اند که هم به عنوان عایق و هم خنک‌کننده عمل می‌کند.
رایج ترین خشک کن برقیترانسفورماتورها دارای سیم پیچی پر از رزین اپوکسی هستند که به عنوان عایق عمل می کند. از هادی ها در برابر گرد و غبار و خوردگی جوی محافظت می کند. با این حال، از آنجایی که قالب های ریخته گری کلاف فقط با ابعاد ثابت استفاده می شوند، فضای کمتری برای تغییر در طراحی این گونه دستگاه ها وجود دارد. ترانسفورماتورهای نوع خشک در محدوده ای که معمولاً در تامین برق شرکت های کوچک صنعتی و همچنین ساختمان های عمومی و مسکونی استفاده می شود، محدوده ظرفیت های مشابه مایع خود را کاملاً تکرار می کند.
پارامترهای اصلی
مهم ترین لحظه در عملکرد دستگاه های مورد نظر، اطمینان از رژیم دمایی سیم پیچ ها است. برای کمک به انتخاب یا خرید یک دستگاه نوع خشک برای منبع تغذیه اشیاء مختلف، چندین پارامتر عملیاتی اساسی را در نظر خواهیم گرفت:
- قدرت، kVA.
- ولتاژ نامی اولیه و ثانویه.
- اتلاف گرما یک سیستم عایق عبارت است از مجموع حداکثر دمای محیط + میانگین افزایش دما در سیم‌پیچ‌ها + اختلاف بین میانگین افزایش دما در سیم‌پیچ‌ها و بالاترین دما در آنها..
- هسته و سیم پیچ - آسیب احتمالی به هسته یا تجمع لایه های لایه ای (رسانای مسی یا آلومینیومی) نگرانی خاصی دارند.
انواع ساختاری مختلفی از ترانسفورماتورها وجود دارد که عمدتاً با روش های مورد استفاده برای جداسازی سیم پیچ آنها تعیین می شود. در میان آنها شناخته شده است: اشباع خلاء، کپسوله سازی و سیم پیچ ریخته گری. بیایید هر یک از آنها را جداگانه در نظر بگیریم.
عایق اشباع خلاء (VPI)
این فناوری با چرخه های فشار و خلاء متناوب، پوشش لاکی روی هادی ها ایجاد می کند. فرآیند VPI از رزین های پلی استر استفاده می کند. به هادی ها روکش لاکی بهتری نسبت به غوطه وری معمولی ارائه می دهد. کویل های پوشیده شده با آن سپس در کوره ای قرار می گیرند که در آن پخت انجام می شود. آنها در برابر ترشحات کرونا بسیار مقاوم تر هستند. چنین ترانسفورماتور چه شکلی است؟ عکس او در زیر پست شده است.
درپوش خلاء (VPE)
این روش معمولاً از فرآیند VPI بهتر عمل می کند. چندین شیب در طول فرآیند ساخت اضافه می شود تا سیم پیچ را محصور کند، پس از آن پوشش آنها در کوره پخته می شود. این ترانسفورماتورها نسبت به همتایان VPI خود در برابر محیط های تهاجمی و مرطوب محافظت بهتری دارند. چنین ترانسفورماتور چه شکلی است؟ عکس او در زیر ارائه شده است.
Encapsulation (Saling)
ترانسفورماتورهای محصورشده دستگاه‌های معمولی با سیم‌پیچ‌هایی هستند که با ترکیبات سیلیکونی یا رزین اپوکسی پوشانده شده و کاملاً در یک محفظه سنگین محصور شده‌اند. فرآیند تولید سیم پیچ ها را با رزین اپوکسی متراکم و با استحکام دی الکتریک بالا پر می کند و از ترانسفورماتور در برابر همه محیط ها محافظت می کند.
کویل های ریخته گری شده (در قالب اپوکسی متراکم شده)
این دستگاه ها حاوی سیم پیچ هایی هستند که در طی فرآیند قالب گیری در اپوکسی محصور می شوند. آنها به طور کامل با رزین تحت عمل پر می شوندخلاء.
هر روش عایق سیم پیچ مخصوصاً برای محیط های خاص مناسب است. این بسیار مهم است که بفهمیم کجا بهتر است از انواع دستگاه های مناسب استفاده کنیم. به عنوان مثال، ترانسفورماتورهای رزین ریخته گری خشک حدود 50٪ بیشتر از محصولات VPE یا VPI قیمت دارند. بنابراین، انتخاب نوع خاصی از دستگاه می تواند به طور قابل توجهی بر هزینه کلی پروژه تأثیر بگذارد.
توصیه هایی برای انتخاب
در مواردی که افزایش مقاومت در برابر تخلیه‌های کرونا (یعنی تخلیه‌های الکتریکی ناشی از شدت میدان بیش از قدرت دی‌الکتریک عایق) مورد نیاز است، زمانی که افزایش مقاومت مکانیکی سیم‌پیچ‌ها مورد نیاز نیست، باید از ترانسفورماتور نوع VPI استفاده شود..
در مواقعی که به استحکام و حفاظت بیشتری نیاز است، مانند محیط‌های خشن مانند کارخانه‌های فرآیند شیمیایی، کارخانه‌های مصالح ساختمانی، و تأسیسات در فضای باز، از آنها با کویل‌های ریخته‌گری استفاده کنید. محیط‌های تهاجمی شامل موادی هستند که می‌توانند روی سیم‌پیچ‌های دیگر ترانسفورماتورهای نوع خشک تأثیر منفی بگذارند، از جمله نمک‌ها، گرد و غبار، گازهای خورنده، رطوبت و ذرات فلز.
علاوه بر این، سیم‌پیچ‌های رزین ریخته‌گری توانایی مقاومت در برابر اضافه بارهای کوتاه‌مدت و مکرر رایج در بسیاری از فرآیندهای تولید را بهبود بخشیده‌اند.
یک مهندس اغلب مجبور است بین رزین ریخته‌گری یا نوع VPI/VPE برای کاربردهای حیاتی و محیط‌های خشن یکی را انتخاب کند. نوع اول به طور کلی بهترین در نظر گرفته می شود. برخی از تولید کنندگانبا این حال، اشاره می شود که عایق رزین ریختگی عمر ترانسفورماتور را محدود می کند. ضریب انبساط حرارتی رزین اپوکسی کمتر از هادی های مسی است. انبساط و انقباض حلقوی با گرم شدن و سرد شدن کویل ها در نهایت می تواند باعث ترک خوردن رزین شود. همچنین اشاره شده است که ترانسفورماتور نوع VPI می تواند بهتر با چنین فرآیندهایی کنار بیاید و بنابراین عمر طولانی تری دارد. در نهایت، انتخاب نهایی با مهندس قدرت است.
مایع در مقابل خشک
ترانسفورماتورهای پر از مایع نسبت به ترانسفورماتورهای پر شده با مایع کارآمدتر هستند، بنابراین عمر مفید بیشتری دارند. علاوه بر این، مایع یک محیط کارآمدتر برای خنک کردن مناطق با دمای بالا در سیم‌پیچ‌ها است. به علاوه، دستگاه‌های پر از مایع ظرفیت اضافه بار بهتری دارند.
بنابراین، یک ترانسفورماتور نوع خشک 1000 KVA در نیم بار دارای سطح تلفات حدود 8 کیلو وات و در بار کامل حدود 16 کیلو وات است. در همان زمان، همان «هزار»، اما مایع، حدود نیمی از زباله را دارد. روغن "دو هزار" در نیم بار متحمل ضرر 8 کیلو وات و در بار کامل - 16 کیلو وات می شود. همتای خشک آن به ترتیب با هزینه های 13 و 26.5 کیلو وات مشخص می شود. این بدان معناست که این ترانسفورماتورهای نوع خشک هستند که سرب مشکوک را از نظر تلفات نگه می دارند. در عین حال، قیمت آنها از مایعات بالاتر است.
به دلیل خنک شدن شدیدتر سیم پیچ ها، دستگاه های مایع ابعاد (عمق و عرض) کمتری نسبت به دستگاه های خشک با همان قدرت دارند. ممکن استبر مساحت مورد نیاز پست های ترانسفورماتور (مخصوصاً توکار) و از این رو هزینه کل تأسیسات تأثیر می گذارد. بنابراین، ترانسفورماتور نوع خشک معمولی 1000 KVA دارای عمق 1.6 متر و عرض 2.44 متر است، در عین حال، ترانسفورماتور روغن مشابه در عمق نزدیک دارای عرض حدود 1.5 متر است، اما این نوع، ، تعدادی معایب دارد.
به عنوان مثال، هنگام استفاده از خنک کننده قابل اشتعال، حفاظت در برابر آتش برای ترانسفورماتورهای مایع مهم تر است. درست است، ترانسفورماتورهای خشک نیز می توانند آتش بگیرند. حتی ممکن است یک دستگاه مایع که به درستی استفاده نشده است منفجر شود.
بسته به شرایط عملیاتی، محصولات پر از مایع ممکن است برای جمع آوری هرگونه نشت مایع خنک کننده نیاز به یک سینی چکه داشته باشند.
شاید هنگام انتخاب ترانسفورماتورها، انتقال از ترجیح واضح برای نوع خشک به نوع مایع بین 500 کیلوولت آمپر تا 2.5 مگاولت آمپر باشد، که نوع اول ترجیحاً تا حد پایین ترانسفورماتور و نوع دوم بالاتر از آن استفاده می شود.
یک عامل مهم در انتخاب نوع، محل نصب ترانسفورماتور، مانند داخل ساختمان اداری یا بیرون، و همچنین سرویس بارهای صنعتی است.
ترانسفورماتورهای نوع خشک بیش از 5MVA به راحتی در دسترس هستند، اما بسیاری از آنها پر از مایع هستند. برای نصب در فضای باز، این نوع نیز غالب است.
چند کلمه در مورد تهویه
وقتی ترانسفورماتور مجهز به فن دمنده است، بار را می توان به میزان قابل توجهی افزایش داد. بنابراین، برای سیم پیچ های ریخته گریاین تابع می تواند ظرفیت بار مداوم را تا 50٪ بالاتر از بار اسمی افزایش دهد. برای انواع VPE یا VPI، افزایش قدرت در این مورد می تواند تا 33٪ باشد.
به عنوان مثال، قدرت یک ترانسفورماتور استاندارد 3000 کیلو ولت آمپر، زمانی که به فن دمنده مجهز شود، به 4500 کیلو ولت آمپر (50 درصد) افزایش می یابد. در همان زمان، یک نوع VPE یا VPI 2500 کیلوولت آمپر با یک فن آن را به 3.333 کیلو ولت آمپر (33 درصد) افزایش می دهد.
با این حال، همیشه باید در نظر داشته باشید که وجود یک دمنده قابلیت اطمینان کلی سیستم را کاهش می دهد. اگر فن هنگام کار با دمیدن تحت باری بالاتر از بار نامی از کار بیفتد، خطر واقعی تصادف شدید وجود دارد که در نتیجه می توانید کل ترانسفورماتور را از دست بدهید.
و در مورد بازار روسیه چطور؟
شایان ذکر است که در سالهای اخیر در روسیه تمایل ثابتی برای تکرار تجربه اروپا وجود داشته است، جایی که تا 90٪ از تمام ترانسفورماتورهای تازه نصب شده از نوع خشک هستند. بازار بر این اساس واکنش نشان می دهد. امروزه در فدراسیون روسیه چنین دستگاه هایی از دو گروه تولید کننده پیشنهاد می شود. اولین آنها شامل مارک های روسی، ایتالیایی، چینی و کره ای است. اساسا، آنالوگ های سازنده مارک های معروف روسی ارائه می شود: TSZ، TSL، TSGL. هزینه چنین ترانسفورماتور خشک چقدر است؟ قیمت یک "هزار" معمولی از 900 هزار تا 1 میلیون روبل متغیر است.
گروه دوم شامل تولیدکنندگان آلمانی و فرانسوی است. آنها نمرات سری های DTTH، GDNN، GDHN را ارائه می دهند. هزینه چنین ترانسفورماتور وارداتی چقدر خواهد بود؟ قیمت همان "هزار" از 1.5 تا 2 میلیون روبل خواهد بود.
